- •Поняття про фізичні методи дослідження в хімії. Спектроскопічні, дифракційні методи дослідження, та методи, що базуються на перетворенні речовин, що досліджуються, в йони.
- •2. Діапазон частот для різних спектроскопічних методів.
- •3. Пряма та обернена спектральні задачі. Характеристичний час фізичних методів дослідження.
- •5. Основні принципи мас-спектрометрії та галузі її застосування. Одиниці виміру і форми представлення мас-спектрів.
- •6. Принципова блок-схема мас-спектрометра.
- •7, 8. Іонізація в мас-спектрометрії електронним ударом. Основні процеси, що відбуваються при еу.
- •9. Хімічна іонізація та області її аналітичного застосування
- •10. Методи йонізації лабільних молекул (польова йонізація, польова десорбція, fab, електроспрей-йонізація) та їх порівняння з методом еу.
- •11. Основні методи аналізу йонів – магнітний, часопролітний, квадрупольний.
- •12. Типи йонів у мас-спектрі: молекулярний йон, уламкові йони, перегруповані, метастабільні, двозарядні та ізотопні йони.
- •13. Роздільна здатність мас-спектрометра.
- •15. Визначення брутто-формули, виходячи з даних мас-спектрометрії: за допомогою точного значення маси молекулярного йону та з використанням таблиць Бейнона.
- •17. Найбільш характеристичні фрагментації молекулярних йонів з відщепленням нейтральних частинок.
- •18. Характеристичні перегрупування йонів. Перегрупування Мак-Лаферті.
- •1.Характеристика магнітних ядер (спін, магнітний момент, гіромагнітне відношення). Взаємодія магнітних моментів ядер з магнітним полем.
- •2.Ядерна прецесія. Моделі, що використовуються для ілюстрації поведінки магнітних ядер в постійному магнітному полі.
- •3.Макроскопічна ядерна намагніченість, залежність від температури та напруженості зовнішнього магнітного поля.
- •4.Спін-ґраткова і спін-спінова релаксація, час релаксації.
- •5.Розподілення ядер між рівнями енергії в зовнішньому магнітному полі (розподілення Больцмана).
- •6.Умови ядерного магнітного резонансу. Основне рівняння ямр.
- •7. Поняття про рівняння Блоха, форма сигналу ямр
- •Способи реєстрації сигналу ямр – метод повільного проходження та Фур’є-спектроскопія.
- •Вплив радіочастотного імпульсу на макроскопічну ядерну намагніченість.
- •Спад вільної індукції (сві). Фур’є перетворення кривої спаду вільної індукції.
- •Блок-схема спектрометра ямр. Характеристики приладів ямр – чутливість та роздільна здатність, робоча частота.
- •12. Обертання зразка та його наслідки. Розчинники в ямр та вимоги до них.
- •13. Хімічне зміщення сигналу ямр, константи екранування ядер, діамагнітний та парамагнітний вклади в константу екранування.
- •14. Одиниці вимірювання хімічного зсувув спектроскопії ямр. Поняття про ізохронні, хімічно (не)еквівалентні, магнітно (не)еквівалентні ядра.
- •15. Еталонні речовини спектроскопії ямр та вимоги до них, шкали хімічних зміщень.
- •Залежність хімічного зсуву від будови речовин (на прикладі 1н‑ямр та 13с-ямр).
- •Магнітно-анізотропні групи, їх вплив на навколишні ядра. Кільцеві ароматичні токи, їх вплив на резонанс навколишніх ядер.
- •Використання хімічного зсуву в структурних дослідженнях. Кореляційні таблиці хімічних зсувів, типові (характеристичні) значення хімічних зміщень для спектроскопії на ядрах 1н та 13с.
- •19. Поняття про шкали хімічних зміщень та властивості спектрів ямр на інших магнітних ядрах – 19f, 31p, 15n, 14n.
- •20. Спін-спінова взаємодія, її прояв в спектрах ямр. Мультиплетність сигналів ямр.
- •21. Правила розщеплення ямр сигналів першого порядку.
- •Константи спін-спінової взаємодії (кссв), їх класифікація в залежності від кількості зв’язків між магнітними ядрами.
- •Позначення спінових систем. Типовий вигляд сигналів ямр спінових систем ах, ав, амх, авс, аа’вв’, аа’хх’.
- •24. Ямр магнітних ядер в діастереотопних групах.
- •25.Ефекти вищого порядку у спектрах ямр.
- •26.Залежність кссв від геометрії молекул. Формула Карплуса.
- •27. Подвійний резонанс. Використання в ямр.
- •28. Явище насичення в ямр, практичне застосування.
- •Діаграми енергетичних рівнів і різниці заселеності для двох спінів,s і I, між якими є диполярна взаємодія:
- •Процедура отримання різницевого яео спектру:
- •Шкала часу в ямр. Швидкі та повільні процеси з точки зору ямр.
- •32. Інтегрування сигналів ямр в спектрах. Використання інтегрування для кількісного аналізу зразків.
- •Поняття про двовимірну спектроскопію ямр. Типи двовимірних спектрів.
- •Двовимірні кореляційні спектри: методики cosy, hsqc, hmbc, noesy, inadequate.
- •Способи зображення двовимірних спектрів.
- •Типи задач у хімії, що можуть бути розв’язані за допомогою двовимірних кореляційних спектрів.
- •Принципова відмінність двовимірних спектрів ямр від одновимірних.
- •Двовимірнa j-спектроскопія – кореляція хімічних зсувів з константами спін-спінової взаємодії.
- •Іч спектроскопія
- •Необхідні умови для виникнення іч-спектру молекули. Поняття про валентні та деформаційні коливання.
- •Виникнення спектрів комбінаційного розсіювання (скр) світла хімічних сполук. Необхідні умови.
- •Порівняння можливостей методів іч-спектроскопії та скр для вивчення хімічних сполук.
- •Коливання двохатомних молекул у наближенні гармонічного осцилятора.
- •Поняття про нормальні коливання та їх форми.
- •Силова стала та її фізичне тлумачення.
- •Залежність положення смуги поглинання карбонільної групи від замісників біля sp2-гібридизованого атома карбону.
- •Особливості поглинання 1,2-, 1,3-та 1,4-дикарбонільних сполук.
- •Вплив концентрації гідроксилвмісних сполук на вигляд спектру.
- •Наведіть критерії розрізнення алканів, алкенів, алкінів, аренів за іч-спектрами.
- •Вплив структурних факторівна положення та інтенсивність смуги поглинання подвійних і потрійних зв'язків у вуглеводнях.
- •Залежність положення смуги поглинання від кратності зв'язку на прикладі вуглеводнів.
- •Залежність положення смуги поглинання від кратності зв'язку на прикладі карбонільних сполук.
- •Фактори, що впливають на інтенсивність смуги поглинання. Навести приклади.
- •Залежність інтенсивності смуги поглинання від кратності зв'язку.
- •Особливості поглинання амідів карбонових кислот.
- •Використання різних ізотопів для вирішення структурно-спектральних проблем.
- •Іч спектри дмсо (1) і дейтерованого дмсо (2)
- •Поглинання амінів, амідів та нітрилів.
- •Особливості поглинання амінокислот. Пептидний зв’язок.
17. Найбільш характеристичні фрагментації молекулярних йонів з відщепленням нейтральних частинок.
Прості, але важливі висновки можна зробити на основі аналізу викидів нейтральних фрагментів із молекулярного іону. В результаті цього виникають іони із великою масою (М-1)+, (М-15)+, (М-18)+ та ін. Наприклад, інтенсивний сигнал (М-1)+ показує не лише не наявність лабільного протону, а й на відсутність інших лабільних груп в цьому положенні (правило викиду максимального радикалу). Ці іони важливі для підтвердження положення молекулярного іону. Найчастіше нейтральні фрагменти відщеплюються віл нітрилів, спиртів, КК та ін. (див. питання 16)
18. Характеристичні перегрупування йонів. Перегрупування Мак-Лаферті.
Перегруповані іони – іони, що утворюються із первинної молекули шляхом перебудови її геометрії. Легко відбуваються перегрупування, що протікають через циклічні перехідні стани. Найпоширенішим є перегрупування Мак- Лафферті. Перегрупування атомів, за винятком Н, називається скелетним. R = вуглеводневий радикал, Y = H, R, OH, OR, NHR, NR2 . Характерне для сполук, що містять ненасичену групу С=Х (Х = О, N, С, S). Полягає у міграції атому Н в молекулярному іоні (чи катіон-радикалі) досліджуваної сполуки від γ-атому С до атому Х через 6-тичленний перехідний стан. Характерне для алкенів, альдегідів, естерів, амідів, оксидів, гідразонів, нітрилів та ін. Легкість протікання реакції визначається відстанню між групами СХ і атомом Н в γ- положенні (≤ 1,8 ангстрема).
Умови протікання перегрупування:
Бажана наявність гетеро атому в молекулі (необов’язково).
Наявність π-системи (зазвичай подвійний зв'язок).
Н у γ-атому (γ- положення по відношенню до групи С-Х, де Х – гетероатом).
ЯМР
1.Характеристика магнітних ядер (спін, магнітний момент, гіромагнітне відношення). Взаємодія магнітних моментів ядер з магнітним полем.
Ядерний магнітний резонанс (ЯМР) – спектроскопічний метод дослідження, що базується на поглинанні магнітними ядрами електромагнітного випромінювання радіочастотного діапазону.
Ядра всіх атомів характеризуються спіновим квантовим числом – І, що може приймати нульове значення, а також позитивні значення. Якщо І = 0, ядро не має спіну, тобто його сумарний момент дорівнює нулю. Такі ядра не здатні змінювати свій енергетичний стан під впливом зовн.магн.полів, тобто їх неможливо вивчати методом ЯМР. Але у більшості хім.елементів є хоч один ізотоп з ненульовим спіном. Наявність ядерного спіну є визначальною для явища ЯМР. Ядро весь час обертається вздовж певної осі. Крім магнітного моменту, ядро, що обертається, має механічний момент Р. Магнітний момент ядра пов’язаний з його механічним моментом рівнянням: = Р, де – вектор магнітного моменту, Р – вектор механічного моменту, – гіромагнітне відношення. Гіромагнітне відношення є сталою величиною для ядер даного типу і показує, наскільки великим є магн.момент ядра. За відсутності зовн.магн.поля енергетичні стани ядра є однаковими (виродженими), тому орієнтація обертального руху кожного ядра є цілком довільною та незалежною від орієнтації інших магнітних ядер зразка. Якщо внести зразок, що містить магнітні ядра, в зовнішнє магнітне поле, то ядра, завдяки своїм магнітним властивостям, будуть орієнтуватися лише цілком певним чином. Для мікроскопічних магнітних моментів атомних ядер відносно цього поля можуть реалізуватися декілька дискретних орієнтацій. Це пов’язане з тим, що спінове квантове число ядра визначає декілька можливих енергетичних станів ядра. Для спіну з магн.квантовим числом І можливе існування (2І + 1) таких станів.